JP2002056405A - テクスチャマッピング処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テクスチャマッピング処理で、素材の風合い
の変更を可能にする。 【解決手段】 テクスチャマッピング処理装置１には、
原画像入力手段２から２次元原画像が入力される。メッ
シュ生成手段４は、原画像に含まれる３次元対象物の明
度情報を、多角形の組合せで近似し、多角形の境界線を
表すメッシュを生成する。メッシュに基づいて光源位置
算出手段５は光源の位置を算出し。画像合成手段７は、
変更する風合いを含むテクスチャを、画像に合成し、表
示手段３で画像表示する。素材感などを表す風合いを、
２次元画像に対して新たに付加することができる。光源
からの光によって生じる風合いに基づく陰影を削除する
空間フィルタ処理手段６ａを用いれば、元の風合いを除
去して、レンダリング処理手段６ｂで新たな風合いを付
与することができる。元の風合いを残して、新たな風合
いを付加することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元対象物を表
現する２次元画像に対し、対象物の表面の模様などのテ
クスチャを変更するテクスチャマッピング処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、コンピュータによる画像処理
では、３次元モデルを定義し、視点、光源および投影面
の位置を設定して、レンダリング処理で２次元画像を生
成している。対象物の質感は、対象物の表面に素材の風
合いを表す陰影を、テクスチャマッピング処理で付加し
て表現している。テクスチャマッピング処理で素材の風
合いを変更すれば、同じ３次元モデルに基づく２次元画
像であっても、異なった質感を表すことができる。この
ようなテクスチャマッピングの手法は、たとえばアパレ
ル製品のデザインの過程で、１つの３次元モデルを生成
し、デザイン対象物の風合いや色を変更して比較し、よ
り良いデザインを迅速に開発するために広く用いられて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アパレル製品のデザイ
ンなどでは、人体の３次元モデルが着る衣服などがデザ
インの対象となる。一般に衣服などは布などの柔軟性に
富む素材で形成され、身体の表面に密着しているのでは
なく、多少の余裕がある状態で着用される。このため衣
服を形成している布などの表面素材は屈曲してドレープ
を形成し、３次元処理によるレンダリング画像上では光
源位置に対応する陰影を生じる。布などの表面素材自体
の細かい凹凸などの風合いに基づく質感と、表面素材の
ドレープとが相俟って、２次元画像の衣服などについ
て、現実的な質感に近づけることが期待される。ただ
し、衣服のみ現実的な質感に近づけても、人体モデルと
なる人物に対する処理が適切に行われていないと、不自
然な感じになってしまう。ここで衣服に限らず、人物に
ついても光源位置に対応する陰影を生じるようにすれ
ば、現実的な質感に近づけることができ、人物も３次元
処理によるレンダリング画像を使用することで、人体の
３次元モデルに対してより自然な感じを出すことができ
ると期待される。しかし、３次元モデル自体は人工的で
あり、忠実にレンダリング処理で２次元画像として表示
しても、実写の２次元画像のような現実的で自然な質感
を出すことは困難である。

【０００４】そこで、実写の２次元画像を用い、デザイ
ンの対象となる部分だけを、実写から、３次元モデルに
レンダリング処理を施して形成した画像に置換えること
が考えられる。この置換えには、テクスチャマッピング
処理を採用することが考えられる。ただし、従来からの
テクスチャマッピング処理では、３次元モデルの表面に
貼付けるテクスチャデータ自体を変更するか、色相だけ
を変更するかが可能である。テクスチャデータを変更す
る場合には、表面素材の質感を全面的に変えることが可
能になる。色相のみの変更の場合は、表面素材のドレー
プや素材感はそのまま残り、色だけの変更が可能とな
る。

【０００５】アパレル製品のデザイン、たとえばニット
製品のデザイン開発では、色の変化の配色ばかりではな
く、編地を形成する組織柄の変化なども試みられる。し
かしながら、従来のテクスチャマッピングでは、一旦生
成されている２次元画像に対し、色は変更することは可
能であっても、ドレープ情報や素材感を変更することは
できない。また、前述のように、完全に人工的な３次元
モデルからは、自然な２次元画像を得ることは困難であ
る。

【０００６】本発明の目的は、２次元原画像上の表面素
材の風合いなど、自然な素材感を容易に変更することが
できるテクスチャマッピング処理装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、３次元対象物
の２次元原画像から、表面素材の風合いを表すテクスチ
ャを変更するテクスチャマッピング処理装置であって、
３次元対象物を多角形の組合せで近似し、多角形の境界
線を表すメッシュを生成するメッシュ生成手段と、メッ
シュ生成手段によって生成されるメッシュの曲面に対し
て、光源の位置を算出する光源位置算出手段と、変更す
べき表面素材の風合いを表すテクスチャを、該２次元原
画像に、光源位置算出手段によって算出される光源の位
置に対応する陰影を付加して合成する画像合成手段とを
含むことを特徴とするテクスチャマッピング処理装置で
ある。

【０００８】本発明に従えば、テクスチャマッピング処
理装置は、３次元対象物の２次元原画像から表面素材の
風合いを表すテクスチャを変更するために、メッシュ生
成手段と、光源位置算出手段と、画像合成手段とを含
む。メッシュ生成手段は、３次元対象物の明度情報を多
角形の組合せで近似し、多角形の境界線を表すメッシュ
を生成する。光源位置算出手段は、メッシュ生成手段に
よって生成されるメッシュの曲面に対して、光源の位置
を算出する。画像合成手段は、変更すべき表面素材の風
合いを表すテクスチャを、衣服のドレープや人物に現実
感を付与することができる２次元原画像に合成するの
で、素材の風合いなどの素材感を含めて、より現実的な
テクスチャマッピング処理を行うことができる。

【０００９】また本発明は、前記光源位置算出手段によ
って算出される位置の光源からの光に基づいて生成され
る陰影から、表面素材の風合いによる陰影を抽出し、抽
出される表面素材の風合いによる陰影を、前記２次元原
画像から除去する空間フィルタ処理手段をさらに含み、
前記画像合成手段は、前記変更すべき表面素材の風合い
を表すテクスチャを、空間フィルタ処理手段によって表
面素材の風合いによる陰影が除去された２次元原画像に
合成することを特徴とする。

【００１０】本発明に従えば、空間フィルタ処理手段
は、光源位置算出手段によって算出される位置の光源か
らの光に基づいて陰影を生成し、表面素材の風合いによ
る陰影を抽出して２次元原画像から除去する。画像合成
手段は、変更すべき表面素材の風合いを表すテクスチャ
を、空間フィルタ処理手段によって表面素材の風合いに
よる陰影が除去された２次元原画像に合成する。空間フ
ィルタ処理手段によって元の２次元原画像からは表面素
材の風合いによる陰影が除去され、変更すべき表面素材
の風合いを表すテクスチャを、画像合成手段が２次元原
画像に合成するので、素材の風合いなどの素材感を変更
して、自然で現実的なテクスチャマッピング処理を行う
ことができる。

【００１１】また本発明で前記メッシュ生成手段は、前
記２次元原画像についての視点および投影面を含む３次
元ワールド座標上の局部座標で表すように前記メッシュ
を生成し、前記空間フィルタ処理手段は、該局部座標で
表される曲面上に添って重なる２次元画像座標の画像デ
ータに対して、予め定める空間フィルタ処理を施すこと
を特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、メッシュ生成手段が生成
するメッシュは、２次元原画像についての視点および投
影面を含む３次元ワールド座標上の局部座標で表され
る。空間フィルタ処理手段は、局部座標で表される曲面
上に添って重なる２次元画像座標の画像データに対し
て、予め定める曲面フィルタ処理を施し、表面素材の風
合いによる陰影を、表面素材の屈曲などのドレープによ
る陰影と容易に区別して除去することができる。

【００１３】また本発明で前記画像合成手段は、前記光
源位置算出手段によって算出される光源の位置に基づい
て、前記表面素材の風合いを表すテクスチャにシェーデ
ィング処理を施すことを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、画像合成手段は、光源の
位置に基づいて、表面素材の風合いを表すテクスチャに
シェーディング処理を施すので、衣服のドレープなどに
対する光源からの光に基づく陰影と違和感を生じない表
面素材自体の風合いに対応する陰影を容易に求めること
ができる。

【００１５】また本発明で前記メッシュ生成手段は、前
記２次元原画像についての視点および投影面を含む３次
元ワールド座標上で、該２次元原画像に対応して前記３
次元対象物を近似する３次元モデルを、対象物本体と該
対象物本体の表面の少なくとも一部を覆う表面素材との
組合せとして定義するモデル定義手段と、モデル定義手
段によって定義される３次元モデルの表面素材に対し
て、力学シミュレーション処理を施し、表面素材の形状
に対応して、前記メッシュを生成する力学処理手段とを
含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
テクスチャマッピング処理装置。

【００１６】本発明に従えば、メッシュ生成手段は、モ
デル定義手段と力学処理手段とを含む。モデル定義手段
は、２次元原画像についての視点および投影面を含む３
次元ワールド座標上で、２次元原画像に対応して３次元
対象物を近似する３次元モデルを、対象物本体と、対象
物本体の表面の少なくとも一部を覆う表面素材との組合
せとして定義する。力学処理手段は、モデル定義手段に
よって定義される３次元モデルの表面素材に対して、力
学シミュレーション処理を施し、表面素材の形状に対応
して、メッシュを生成する。力学処理手段は、表面素材
に作用する重力などを考慮する力学シミュレーションを
施すので、表面素材はドレープなどを力学的条件に適合
するように形成し、不自然ではない３次元形状に基づく
メッシュの生成を行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
してもテクスチャマッピング処理装置１の概略的な構成
を示す。このようなテクスチャマッピング処理装置１
は、専用の画像処理装置として構成したり、汎用のワー
クステーションやパーソナルコンピュータなどに、アプ
リケーションプログラムの１つとして読込ませて実現す
ることもできる。テクスチャマッピング処理装置１に
は、原画像入力手段２から、２次元原画像が入力され
る。テクスチャマッピング処理装置１によるテクスチャ
マッピング処理の結果を表す画像は、表示手段３で画像
表示される。

【００１８】テクスチャマッピング処理装置１のメッシ
ュ生成手段４は、原画像入力手段２から入力される２次
元原画像に対し、２次元原画像に含まれている３次元対
象物の明度情報を、多角形の組合せで近似する。各多角
形内では均一な明度情報を有するようにする。多角形の
境界線は、メッシュとなり、３次元対象物をメッシュで
近似することができる。光源位置算出手段５は、メッシ
ュ生成手段４によって生成されるメッシュ全体が表す曲
面に対して、光源の位置を算出する。位置の算出方法に
ついては、後述する。

【００１９】３次元対象物が衣服を着た人物のモデル
や、インテリアのカーテンなどであれば、習熟している
デザイナは２次元原画像を見るだけで直接メッシュ形状
を与え、対応する３次元形状を想定することができる。
また、基本的な人物やカーテンなどについての３次元多
角形モデルを用意しておき、２次元原画像に合わせて変
形させることによって、メッシュを生成し、それに対応
する３次元形状も得ることができる。

【００２０】メッシュ生成手段４によって生成されたメ
ッシュに対する風合い付加のために、空間フィルタ処理
手段６ａおよびレンダリング処理手段６ｂが設けられ
る。空間フィルタ処理手段６ａは、光源位置算出手段５
によって算出される位置の光源からの光に基づいて生成
される陰影のうち、表面素材の風合いによる陰影を抽出
し、２次元原画像から除去する空間フィルタ処理を行
う。空間フィルタ処理では、細かな陰影の変化に対応し
て、或る程度高い空間周波数成分を除去する。レンダリ
ング処理手段６ｂは、原画像入力手段２に入力されて、
空間フィルタ処理手段６ａによって表面素材の風合いに
よる陰影が除去された２次元原画像に、変更すべき表面
素材の風合いを表すテクスチャを新たに付加する。これ
によって、原画像入力手段２に入力される２次元原画像
を基に、表面素材の風合いを変更するテクスチャマッピ
ング処理が可能となる。

【００２１】本実施形態では、原画像入力手段２に入力
された２次元原画像から空間フィルタ処理手段６ａで風
合による陰影を除去しないで、レンダリング処理手段６
ｂによる新たな風合の付加のみを行うこともできる。た
とえば、２次元原画像で人物がニット製品を着ていれ
ば、ニットの編目の原画像に、さらにケバが立つような
陰影を付加するような処理が可能となる。また、インテ
リアの平坦な壁紙に、細かな凹凸を付加するような処理
も可能となる。

【００２２】図２は、本実施形態のテクスチャマッピン
グ処理装置１で、テクスチャマッピングによる素材感変
更が可能な２次元原画像８の例を示す。２次元原画像８
は、実写の画像であり、このうちの衣服９の部分のみ
に、素材感の変更を伴うテクスチャマッピングを施すこ
とができる。したがって、１つの実写の原画像から、多
くのバリエーションサンプル画像を作成し、素材感を含
めたデザインの検討を容易に行うことができる。また、
実写の２次元原画像を用いるので、人工的な３次元モデ
ルを用いるよりも、自然な印象の画像を、容易に得るこ
とができる。

【００２３】衣服９がニット製品であり、原画に対する
編地のＣＡＤデータがある場合には、２次元原画像８に
対する画像処理でのデザイン変更を、元のＣＡＤデータ
に反映させ、更新させることもできる。すなわち、衣服
９に対して変形やパーツを付加すると、デザインシミュ
レーション後にＣＡＤデータにも変更を反映させ、変更
されたデザインに合わせるようにＣＡＤデータを更新さ
せればよい。これによって、たとえば、編地の画像にポ
ケットを付加した場合、それがＣＡＤデータにも反映さ
れるようになる。

【００２４】図３は、本実施形態でテクスチャマッピン
グ処理を行う際に用いる座標系を示す。図３（ａ）は全
体を斜視した状態を示し、図３（ｂ）は平面視した状態
を示す。図２に示すような２次元原画像８は、視点１０
から投影面１１に３次元対象物１２を投影した状態を示
す。視点１０、投影面１１および３次元対象物１２を含
む空間全体に対し、ワールド座標を設定する。ワールド
座標は、ｘ０，ｘ１およびｘ２の３つの直交軸によって
規定される。第１軸ｘ０と第２軸ｘ１によって規定され
る平面は、投影面１１と平行とする。投影面１１と第３
軸ｘ２との交点をスクリーン座標原点とする。投影面１
１を含むスクリーン座標は、第１軸ｓ０と第２軸ｓ１と
で表す。３次元対象物１２の近傍で投影面１１に平行な
原画像平面１３を想定し、ワールド座標の第３軸ｘ２と
の交点を原画像原点とする。３次元対象物１２の表面の
曲面に添って、メッシュ局部座標を設定し、そのうちの
１箇所にメッシュ局部座標原点を設定する。メッシュ局
部座標は、メッシュ局部座標原点を通る第１軸ｍ０と第
２軸ｍ１とによって規定する。

【００２５】図４は、図３に示すような座標系に基づい
てテクスチャマッピング処理を行う図１のテクスチャマ
ッピング処理装置１についてのより詳細な構成を示す。
図１のメッシュ生成手段４は、メッシュ生成編集部２
０、メッシュのワールド／スクリーン座標変換部２１お
よびメッシュのスクリーン座標／原画像データ変換部２
２を含む。メッシュ生成編集部２０は、ワールド座標で
メッシュデータ２３を生成し、メッシュのワールド／ス
クリーン座標変換部２１に与える。メッシュのワールド
／スクリーン座標変換部２１は、メッシュデータ２３を
ワールド座標からスクリーン座標に変換する。スクリー
ン座標に変換されたメッシュデータ２３は、メッシュの
スクリーン座標／原画像データ座標変換部２２によっ
て、原画像データ座標に変換される。

【００２６】ワールド座標のメッシュデータ２３は、図
１の光源位置算出手段５および空間フィルタ処理手段６
ａを兼ねる光源位置算出部および風合い空間フィルタ部
２４に与えられる。光源位置算出部および風合い空間フ
ィルタ部２４に与えるメッシュデータ２３は、二次元原
画像に対して生成されるメッシュ形状で、代表的な多角
形を指定して選択する。メッシュの生成やメッシュデー
タの選択は、メッシュ生成編集部２０に対してデザイナ
が指示を入力して行うことができる。また、ニット製品
など、デザインの対象が決っていてそれを繰返すような
場合は、予めプログラムを作成して、自動的に行わせる
こともできる。

【００２７】図１の原画像入力手段２から入力される２
次元原画像は、メッシュのスクリーン座標／原画像デー
タ変換部２２で画素毎に順次読込むポイントリードが行
われ、原画像データ２５としてフレームバッファに記憶
される。フレームバッファに記憶された原画像データ２
５は、Ｒ／Ｗアドレス生成部２６から発生される読み書
きアドレスに従って画素毎に順次読出され、原画像のＲ
ＧＢ／輝度変換２７を経て、光源位置算出部および風合
い空間フィルタ部２４に入力される。

【００２８】図１の画像合成手段７は、表示画像合成部
２８に相当する。また図１のレンダリング処理手段６ｂ
は、レンダリング処理部２９に相当する。表示画像合成
部２８は、メッシュ表示用線描画部３０からのメッシュ
表示用線描画データと、レンダリング処理部２９からの
レンダリング処理データと、原画像データ２５とを合成
する。レンダリング処理部２９は、法線ベクトル変調部
３１とシェーディング演算部３２とで、メッシュの各多
角形に対する風合い画像データ３３によるシェーディン
グ処理を行い、マッピング画像データ３４によるマッピ
ング処理を行う。風合い画像データ３３は、法線ベクト
ル変調部３１およびシェーディング演算部３２でそれぞ
れ処理が施された後、レンダリング処理部２９に入力さ
れる。マッピング画像データ３４は、直接レンダリング
処理部２９に入力される。レンダリング処理部２９によ
るレンダリング処理の結果は、表示画像合成部２８に入
力される。表示画像合成部２８には、メッシュ表示用線
描画部３０からのメッシュの画像と、メッシュ表示用線
描画部３０からのメッシュの線画像と、原画像データ２
５とが入力され、これらの画像データを合成する。

【００２９】図１の表示手段３としては、表示装置３
５、フレームバッファ３６および表示リフレッシュアド
レス生成部３７を含む。表示画像合成部２８で合成され
た表示画像は、フレームバッファ３６に記憶され、表示
リフレッシュアドレス生成部３７から発生される表示リ
フレッシュアドレスに従って順次読出され、表示装置３
５で２次元画像として表示される。画像データの合成お
よび表示は、メッシュ生成編集部２０へのデザイナによ
る合成指示毎に行われる。すなわち、デザイナが新たな
修正や条件などを加えると、対応する画像が合成されて
表示され、対話処理レートでデザインを進めていくこと
ができる。

【００３０】図４の光源位置算出部および風合い空間フ
ィルタ部２４では、光源の位置の算定と風合い情報抽出
のための空間フィルタ処理とを行う。光源の算定では、
先ず光源の位置および光の強さなどを算出するために、
２次元原画像から算出処理に適する部分を選択する。こ
の選択の条件は、次のようになる。メッシュエリア内。
光が遮られることによって生じる陰ではない箇所。

【００３１】光による陰影が徐々に変化するグラデーシ
ョンになっている画像部分に該当する区間を選択する。
このようなグラデーションは、屈曲などのドレープにな
っている部分に生じる。

【００３２】さらに選択されたメッシュの曲面に添った
曲線で、陰影部分をクロスしている曲線を選択する。

【００３３】光源の位置を想定する際に、２次元原画像
は通常白色光源の下で撮影されていると想定し、メッシ
ュの対象となっている物体や人物に対して、方向ベクト
ルで示す方向で、充分に遠方の位置にあると仮定する。
光源が充分に遠方の位置にあれば、光源からの光は平行
光線と仮定して処理することができる。光源の位置の算
出は、 で選択された曲線上の点の法線ベクトルと、そ
の点にスクリーン座標上で対応する画像のピクセルの輝
度による処理に基づいて行う。

【００３４】すなわち光源の位置を算定する処理手順
は、次のようになる。選択された曲線に対応してピクセ
ルの輝度の分布を入力する。

【００３５】選択された曲線間の法線ベクトルを入力す
る。法線ベクトルと輝度とを対応させた対のデータを作
成する。

【００３６】この対のデータの中で輝度が最大値の対と
なる法線ベクトルＮｍａｘを光源の方向ベクトルＶｄと
する。

【００３７】次に輝度の最小値の対となる法線ベクトル
Ｎｍｉｎと、 のＮｍａｘとの角度差を求め、角度差あ
たりの輝度値ｄＬ／ｄθを求め、他の点の法線ベクトル
に対となっている輝度と、ｄＬ／ｄθから算出される輝
度と比較する。

【００３８】この比較値から、曲線の補正もしくは光線
の方向ベクトルを補正し、最小誤差になる方向ベクトル
および曲線の補正を行って、光源の方向ベクトルＶｄを
決定する。

【００３９】このようにして光源の方向を決定すると、
光源の距離は無限大であり、光源からはこの方向ベクト
ルＶｄに平行な光線が照射されて陰影が生じる。空間フ
ィルタ処理で、２次元原画像の輝度情報に含まれる風合
いなどの素材情報を除去する処理は、空間フィルタで比
較的高い空間周波数成分を除去することによって行われ
る。

【００４０】レンダリング処理部２９では、風合いが除
去された２次元原画像データの輝度情報に風合いを付加
するマッピングを行う。この手法では、スクリーン座標
上の２次元原画像をスキャンしながら、レンダリングを
行う。この処理は、スクリーン座標のｓ１の値に対して
ｓ０のメッシュ内に対応するエリアのピクセル単位の処
理を行う。

【００４１】図５は、スクリーン座標と風合いローカル
座標との関係を示す。スクリーン座標で表されるメッシ
ュ画像は、第１軸ｓ０方向の処理ラインに沿う走査で画
素毎に順次処理される。処理ラインは、第２軸ｓ１方向
に位置をずらしながら順次設定され、スクリーン座標上
の全画素に対する処理が行われる。

【００４２】処理ライン上で１つのメッシュ内の点を想
定する。その点を含むメッシュについて、法線ベクトル
Ｎｐを算出する。このスクリーン座標上の点に対応する
風合いローカル座標上の点について、風合いローカル座
標上での単位ベクトルＶｂを、法線ベクトルＮｐを表す
（ｎｐ０，ｎｐ１，ｎｐ２）とメッシュのＵ，Ｖ軸をそ
れぞれ表す（ｕ０，ｕ１，ｕ２）および（ｖ０，ｖ１，
ｖ２）を用いて座標変換し、法線ベクトルをＮｂｐに変
換する。変換された法線ベクトルＮｂｐと算出されてい
る光源の方向からシェーディング計算を行って、マッピ
ングデータの輝度を決定する。輝度を決定する段階で、
２次元画像の輝度に対して風合いによる輝度変調の処理
が施されるので、実写による２次元原画像データに対す
る風合いの付加を自然な形で実現することができる。

【００４３】図６は、メッシュ上で座標変換されたロー
カル座標上の単位ベクトルＶｂに対応する単位ベクトル
Ｖｂ′を示す。メッシュの生成によって３次元ワールド
座標における光源の位置を算出し、光源の輝度を予測す
れば、素材の輝度情報を全てメッシュデータで定義され
る曲面上の法線ベクトルに基づくシェーディング処理
で、ドレープや素材感を含む表現を行うことができる。

【００４４】本実施形態では、メッシュ生成手段４が、
３次元ワールド座標上の局部座標で表される曲面を生成
する場合、投影面１１を含むスクリーン座標への変換で
生成されるメッシュが射影されることになる。このため
メッシュ生成時には、表面素材の形状と投影面１１に投
影される要素とを分けて考え、画像に合ったメッシュを
生成する必要がある。このため、２次元原画像から完全
にメッシュを生成することは必ずしも容易でない場合が
ある。そこで、たとえば女性がニットを着ている画像に
対して、別のニット地に変更したい場合、３次元ワール
ド座標上で定義された女性の体型モデル情報を提供する
ことによって、そのモデルデータを原画に合わせる処理
を行い、そのモデルに力学シミュレーションによって着
装された素材を算出する処理を行うこともできる。なお
モデルデータは、全身とは限らないで、必要な部位のみ
とすることができる。モデルデータを原画に合わせる処
理では、生地と重なる部位は、顔や手などモデリングで
難しい部位とは関係なく、胴体や腕などであり、形状的
には比較的複雑でないので原画に合わせやすい。顔や手
などモデリングが難しい部位は、そのまま２次元原画像
を残して利用すればよい。

【００４５】力学シミュレーションは、布などの素材に
対する重力などの外力の影響を算出する処理となる。力
学シミュレーションの結果と２次元原画像の細部のドレ
ープ形状の違いが生じているようなときには、モデルデ
ータの補正や、力学シミュレーションで考慮する生地側
の重力やポテンシャルエネルギの局部補正、局部的外部
強制力の付加などでメッシュを編集すればよい。このよ
うな力学シミュレーションの手法を応用すれば、２次元
原画像の上にさらに生地を重ね着するようなメッシュデ
ータを生成し、重ね着に対しても同様にテクスチャマッ
ピングを行って、重ね着の効果を画像で確認することが
できる。

【００４６】以上のように、本発明を適用した実施形態
では、たとえば組織柄がある編地のモデルを写した２次
元原画像の編地の部分に対してテクスチャマッピング処
理を行い、編地のドレープによる陰影と組織柄などによ
る陰影とを分けて、テクスチャマッピング処理によって
色柄と同時に組織柄をも変更したり追加することが可能
になる。組織柄の場合、編目による陰影が画像に現れ、
編地自身の変形によるドレープによる陰影とともに明度
情報に含まれるようになる。本発明を適用すれば、編地
のドレープの陰影を残し、組織柄による陰影を変更する
ことが可能となる。つまり、平編みの原画像に対して、
一部をゴム編みにしたり、縄編みにすることがテクスチ
ャマッピング処理で可能となる。また、このテクスチャ
マッピング処理を行う際に、２次元画像データから編地
に対応した形状データおよび法線ベクトルも算出され、
対応する明度情報から原画像の光源情報が生成されるの
で、それを基にしてモデリング処理を行えば、画像に付
加するパーツの３次元レンダリングも可能となり、その
データとの合成も可能となるので、リアルな２次元の原
画像から多くの修正や画像生成を行うことができ、実写
と変わらないような処理を施すことができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、３次元対
象物の２次元原画像上に、変更すべき表面素材の風合い
を表すテクスチャを合成するので、表面素材の素材感を
変更することが可能となる。このため、たとえばアパレ
ル製品のデザイン開発では、生地の色柄ばかりではな
く、組織柄などの素材感も変えながら、デザインのコン
ピュータグラフィックを利用する検証などを行うことが
できる。また、室内インテリアのデザインなどでも、た
とえばカーテンについて、種々の素材を変えながら雰囲
気などの確認を行うことができる。

【００４８】また本発明によれば、空間フィルタ処理
で、表面素材の風合いによる陰影を抽出して２次元原画
像から除去しておき、変更すべき表面素材の風合いを表
すテクスチャを、２次元原画像に合成する。空間フィル
タ処理によって元の２次元原画像からは表面素材の風合
いによる陰影が除去され、変更すべき表面素材の風合い
を表すテクスチャを、画像合成手段が２次元原画像に合
成するので、素材の風合いなどの素材感を変更して、自
然で現実的なテクスチャマッピング処理を行うことがで
きる。

【００４９】また本発明によれば、２次元原画像の表面
素材の風合いなどによる素材情報を表面素材の屈曲など
によるドレープ情報と区別するために空間フィルタ処理
が行われる。この空間フィルタ処理の際に、メッシュ情
報は３次元ワールド座標上の局部座標となるので、その
局部座標で表される曲面上に添って重なる２次元画像座
標の画像データに対して空間フィルタ処理を行い、たと
えば高い空間周波数成分として素材感を表す情報を抽出
して、除去することができる。たとえばアパレル製品の
デザインの過程などでは、人間のモデルにデザインサン
プルとなる服を着せて実写し、２次元原画像を得て、デ
ザインサンプルの素材感を含む変更を、テクスチャマッ
ピング処理で容易に行うことができる。

【００５０】また本発明によれば、メッシュの生成によ
って３次元ワールド座標における光源の位置が算出され
るので、表面素材の素材感が得られ、かつ他の２次元画
像と違和感のないシェーディングを施すことができる。

【００５１】また本発明によれば、２次元原画像から３
次元モデルを近似して、表面素材の変形状態は力学シミ
ュレーションを利用してメッシュを生成するので、２次
元原画像のみからメッシュを生成するよりも、３次元的
な形状に対応するメッシュを容易に生成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態としてのテクスチャマッ
ピング処理装置１の概略的な構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１のテクスチャマッピング処理装置１でテク
スチャマッピング処理の対象となる２次元原画像の例を
示す図である。

【図３】図１のテクスチャマッピング処理装置１がテク
スチャマッピング処理の過程で用いる座標系を示す斜視
図および平面図である。

【図４】図１のテクスチャマッピング処理装置１に関し
てより詳細な構成を示すブロック図である。

【図５】風合いをマッピングする際の風合いローカル座
標とスクリーン座標との関係を示す図である。

【図６】スクリーン座標上にマッピングされる風合いの
情報を表す座標変換された単位ベクトルを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ テクスチャマッピング処理装置 ２ 原画像入力手段 ３ 表示手段 ４ メッシュ生成手段 ５ 光源位置算出手段 ６ａ 空間フィルタ処理手段 ６ｂ レンダリング処理手段 ７ 画像合成手段 ８ ２次元原画像 ９ 衣服 １０ 視点 １１ 投影面 １２ ３次元対象物 １３ 原画像平面 ２０ メッシュ生成編集部 ２１ メッシュのワールド／スクリーン座標変換部 ２２ メッシュのスクリーン座標／原画像データ座標変
換部 ２４ 光源位置算出部および風合い空間フィルタ部 ２８ 表示画像合成部 ２９ レンダリング処理部 ３０ メッシュ表示用線描画部 ３１ 法線ベクトル変調部 ３２ シェーディング演算部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元対象物の２次元原画像から、表面
   素材の風合いを表すテクスチャを変更するテクスチャマ
   ッピング処理装置であって、 ３次元対象物を多角形の組合せで近似し、多角形の境界
   線を表すメッシュを生成するメッシュ生成手段と、 メッシュ生成手段によって生成されるメッシュの曲面に
   対して、光源の位置を算出する光源位置算出手段と、 変更すべき表面素材の風合いを表すテクスチャを、該２
   次元原画像に、光源位置算出手段によって算出される光
   源の位置に対応する陰影を付加して合成する画像合成手
   段とを含むことを特徴とするテクスチャマッピング処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記光源位置算出手段によって算出され
   る位置の光源からの光に基づいて生成される陰影から、
   表面素材の風合いによる陰影を抽出し、抽出される表面
   素材の風合いによる陰影を、前記２次元原画像から除去
   する空間フィルタ処理手段をさらに含み、 前記画像合成手段は、前記変更すべき表面素材の風合い
   を表すテクスチャを、空間フィルタ処理手段によって表
   面素材の風合いによる陰影が除去された２次元原画像に
   合成することを特徴とする請求項１記載のテクスチャマ
   ッピング処理装置。
3. 【請求項３】 前記メッシュ生成手段は、前記２次元原
   画像についての視点および投影面を含む３次元ワールド
   座標上の局部座標で表すように前記メッシュを生成し、 前記空間フィルタ処理手段は、該局部座標で表される曲
   面上に添って重なる２次元画像座標の画像データに対し
   て、予め定める空間フィルタ処理を施すことを特徴とす
   る請求項１または２記載のテクスチャマッピング処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記画像合成手段は、前記光源位置算出
   手段によって算出される光源の位置に基づいて、前記表
   面素材の風合いを表すテクスチャにシェーディング処理
   を施すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   のテクスチャマッピング処理装置。
5. 【請求項５】 前記メッシュ生成手段は、 前記２次元原画像についての視点および投影面を含む３
   次元ワールド座標上で、該２次元原画像に対応して前記
   ３次元対象物を近似する３次元モデルを、対象物本体と
   該対象物本体の表面の少なくとも一部を覆う表面素材と
   の組合せとして定義するモデル定義手段と、 モデル定義手段によって定義される３次元モデルの表面
   素材に対して、力学シミュレーション処理を施し、表面
   素材の形状に対応して、前記メッシュを生成する力学処
   理手段とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載のテクスチャマッピング処理装置。